CN1693372A - 一种改性沥青材料及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性沥青材料及其制备工艺。本发明是一种适用于旧水泥或沥青路面加铺和新路抗裂措施中的应力吸收层聚合物改性沥青材料，其组成为：按质量百分比：沥青原料60～95.7％，聚合物4～20％，交联剂0.2～10％；相容剂0.1～10％，本发明改性沥青材料的制备工艺是将上述原料在150℃～200℃混合，高速剪切，剪切速度10000－20000RPM，时间45min～90min，制成黑色均匀、光滑、稳定的聚合物网状结构改性沥青。该材料具有优越的高温稳定性、低温柔韧性和弹性恢复能力，主要用于旧路加铺或新路防反射裂缝采用的应力吸收层中。

Description

一种改性沥青材料及其制备工艺
技术领域
本发明涉及一种基于抗反射裂缝的应力吸收层聚合物改性沥青材料及其制备方法。
背景技术
目前旧水泥路面采用柔性加铺或旧沥青路面采用沥青罩面技术时，可能因下卧层的病害缺陷或旧水泥混凝土面板接缝引起沥青罩面层产生反射裂缝或对应裂缝；新路采用半刚性基层时因半刚性材料的干缩、温缩引起基层产生裂缝，并反射到沥青面层上。为了解决反射裂缝，通常采用应力吸收层技术，而该技术要求采用的沥青材料必须具备高的高温稳定性、低温柔性和弹性恢复能力，通常要求软化点大于75℃、5℃延度大于55cm、0℃延度大于30cm、弹性恢复大于95％，且老化后5℃延度大于45cm、弹性恢复大于80％，按美国SHRP性能分级标准，需达到PG70-34以上，而普通沥青或常用改性沥青难以适应这一要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种改性沥青，具有高温、低温性能优越，弹性恢复能力强，能应用于旧路加铺和新路抗反射裂缝应力吸收层中。
本发明的另一目的是提供一种工艺简单的改性沥青的制备方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种改性道路沥青，按质量百分比由以下组分组成：
沥青原料    60～95.7％
聚合物    4～20％
交联剂    0.2～10％
相容剂    0.1～10％
各组分的质量之和为100％。
所述的沥青原料选自石油沥青，针入度要求90～200dmm。
所述的聚合物是指按质量百分比为1∶1～2的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯SIS和丁二烯SB，质量百分比为1∶1～2丁二烯-苯乙烯嵌段物SBR和丁二烯SB，或质量百分比为1∶1的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯SIS和丁二烯-苯乙烯嵌段物SBR。
所述的交联剂选自结晶硫、硫磺粉、聚异丁烯、无机金属氧化物中的其中一种。
所述相容剂选自催化裂化油浆、溶剂抽出精制油、妥尔油中的其中一种。
一种改性沥青制备工艺，首先将质量百分比为60～95.7％的沥青原料在150℃～200℃温度加热至流动状态，缓慢启动剪切机，剪切速度10000-20000RPM，将4～20％的聚合物逐次加入到沥青原料中，直至剪切光滑均匀；再分别添加质量百分比为0.2～10％交联剂和0.1～10％稳定剂，继续剪切至分散均匀，时间45min～90min；最后添加质量百分比为0.1～10％相容剂进行调节，制得改性沥青。
所述的聚合物是指按质量百分比为1∶1～2的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯SIS和丁二烯SB，质量百分比为1∶1～2丁二烯-苯乙烯嵌段物SBR和丁二烯SB，或质量百分比为1∶1的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯SIS和丁二烯-苯乙烯嵌段物SBR。
所述的交联剂选自结晶硫、硫磺粉、聚异丁烯、无机金属氧化物中的其中一种。
所述相容剂选自催化裂化油浆、溶剂抽出精制油、妥尔油中的其中一种。
本发明具有高温性能好(软化点＞75℃)、低温性能强(5℃延度＞55cm、0℃延度＞30cm)、弹性恢复性能优越(25℃弹性恢复＞95％)，特别是老化后的低温延度(RTFOT后5℃延度＞45cm)、弹性恢复(RTFOT后弹性恢复＞80％)、性能分级达PG70-34以上的特点。
具体实施方式
下面对本发明的内容作进一步详细说明：
实施例一：
将质量百分比为：70％的石油沥青、5％的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯SIS和5％的丁二烯SB、3％的结晶硫、17％的催化裂化油在150℃混合，高速剪切，剪切速度10000RPM，时间90min。制得聚合物网状结构的改性沥青。
实施例二：
将质量百分比为：80％的石油沥青、5％的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯SIS和5％的丁二烯-苯乙烯嵌段物SBR、5％的硫磺粉、5％的溶剂抽出精制油在160℃混合，高速剪切，剪切速度15000RPM，时间60min。制得聚合物网状结构的改性沥青。
实施例三：
将质量百分比为：85％的石油沥青、3％的丁二烯-苯乙烯嵌段物SBR和4％的丁二烯SB、7.5％的妥尔油、0.5％的无机金属氧化物在180℃混合，高速剪切，剪切速度10000 RPM，时间45min。制得聚合物网状结构的改性沥青。
实施例四：
将质量百分比为：80％的石油沥青、5％的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯SIS和5％的丁二烯-苯乙烯嵌段物SBR、9.5％的妥尔油+0.5％聚异丁烯在180℃混合，高速剪切，剪切速度17000RPM，时间50min。制得聚合物网状结构的改性沥青。
实施例五：
将质量百分比为：87％的石油沥青、3％的丁二烯-苯乙烯嵌段物SBR和4％的丁二烯SB、1％的聚异丁烯和5％的溶剂抽出精制油在200℃混合，高速剪切，剪切速度18000RPM，时间50min。制得聚合物网状结构的改性沥青。
实施例六：
将质量百分比为：70％的石油沥青、5％的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯SIS和11％的丁二烯SB、5％的无机金属氧化物和9％的妥尔油在180℃混合，高速剪切，剪切速度20000RPM，时间45min，制得聚合物网状结构的改性沥青。
几种改性沥青常规试验结果比较  表1
  项目   针入度(100g，5s) 软化点/℃ 离析试验/℃ 弹性恢复/％     粘度(135℃)/Pas 闪点/℃ 针入度指数   延度/cm          RTFOT(163℃，85min)后
原样℃/0.1mm   原样/℃ 弹性恢复/％   质量损失/％ 延度℃mm 针入度比/％
  15  25 30   5 25℃   - 5 25℃
  种类
  本发明的改性沥青 41 85.2 120 85.2 2 98 2.42 304 1.765 72 86 -0.2 57 80
  普通SBS改性沥青1 26 62 104 68.8 2.5 93 1.15 289 0.0334 48.5 56 -0.02 28.5 72
  普通SBS改性沥青2 32 67 98 71 3 87 2.21 - 1.450 51 67.5 -0.03 28 67
  普通SBS改性沥青3 32 74.67 110 77.6 2.4 84.2 1.61 298 0.733 42.53 58.5 -0.05 31.27 77.5
  普通SBS改性沥青4 34 79 112 58.8 2 91.7 1.12 - 0.949 50.8 63 0.04 32.1 72.6
本发明的改性沥青PG分级典型试验结果  表2
样品 试验项目 单位  试验温度(℃)   测试结果  试验依据
    初始结合料 粘度 Pa.s     135   2.425  ASTM D4402
闪点 ℃     /   304  T48
动态剪切试验，G*/sinδ KPa     64   2.02  SHRP-TP5
    70   1.41
    76   0.867
    旋转薄膜烘箱(T240)残留物 质量损失 ％     /   -0.2  /
动态剪切试验，G*/sinδ KPa     64   4.16  SHRP-TP5
    70   2.92
    76   1.73
    压力老化残留物(PP1) 动态剪切试验，G*sinδ MPa     22   0.394 SHRP-TP5
    25   0.367
    28   0.240
    31   0.206
弯梁流变试验 蠕变劲度S MPa     -18   133 SHRP｀P1
斜率m /   0.388
蠕变劲度S MPa     -24   322
斜率m /   0.303
由表1、表2可知：
(1)尽管SBS改性剂可以同时改善沥青的高、低温性能，但是要能同时使软化点达到75℃以上，5℃延度大于55cm，0℃延度大于30cm、弹性恢复达95％以上，且老化后5℃延度大于45cm，弹性恢复大于80％比较困难，特别是老化后低温延度与弹性恢复指标很难达到要求。SBR改性沥青虽然低温延度好，但其高温性能比较差。而本发明同时利用了相关聚合物的有点，结合稳定剂的特殊性能可以有效解决普通改性沥青难以同时满足优良的高、低温、弹性恢复等性能特性的不足。
(2)通常采用的改性沥青采用PG分级时，要么高温分级温度较高，要么低温分级温度较低，要同时要求PG分级高低温性能都好普通改性沥青很难达到，而本发明的改性沥青PG分级可达到PG70-34，这是应力吸收层应具备的关键性能。

Claims (9)

1、一种改性沥青材料，其特征在于，按质量百分比由以下组分组成：
沥青原料    60～95.7％
聚合物      4～20％
交联剂      0.2～10％
相容剂      0.1～10％
各组分的质量之和为100％。
2、根据权利要求1所述的改性沥青材料，其特征在于，所述的沥青原料选自石油沥青，针入度要求90～200dmm。
3、根据权利要求1所述的改性沥青材料，其特征在于，所述的聚合物是指按质量百分比为1∶1～2的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯SIS和丁二烯SB，质量百分比为1∶1～2丁二烯-苯乙烯嵌段物SBR和丁二烯SB，或质量百分比为1∶1的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯SIS和丁二烯-苯乙烯嵌段物SBR。
4、根据权利要求1所述的改性沥青材料，其特征在于，所述的交联剂选自结晶硫、硫磺粉、聚异丁烯、无机金属氧化物中的其中一种。
5、根据权利要求1所述的改性沥青材料，其特征在于，所述的相容剂选自催化裂化油浆、溶剂抽出精制油、妥尔油中的其中一种。
6、一种如权利要求1所述的改性沥青材料制备工艺，其特征在于：
首先将质量百分比为60～95.7％的沥青原料在150℃～200℃温度加热至流动状态，缓慢启动剪切机，剪切速度10000-20000RPM，将质量百分比为4～20％的聚合物逐次加入到沥青原料中，直至剪切光滑均匀；再分别添加质量百分比为0.2～10％交联剂和0.1～10％稳定剂，继续剪切至分散均匀，时间45min～90min；最后添加质量百分比为0.1～10％相容剂进行调节，制得改性沥青。
7、根据权利要求6所述的改性沥青材料制备工艺，其特征在于，所述的聚合物是指按质量百分比为1∶1～2的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯SIS和丁二烯SB，质量百分比为1∶1～2丁二烯-苯乙烯嵌段物SBR和丁二烯SB，或质量百分比为1∶1的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯SIS和丁二烯-苯乙烯嵌段物SBR。
8、根据权利要求6所述的改性沥青材料制备工艺，其特征在于，所述的交联剂选自结晶硫、硫磺粉、聚异丁烯、无机金属氧化物中的其中一种。
9、根据权利要求6所述的改性沥青材料制备工艺，其特征在于，所述相容剂选自催化裂化油浆、溶剂抽出精制油、妥尔油中的其中一种。
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